一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法，按照重量份数计比称取各原料：Ti02粉体100份、蓖麻油硫酸钠8‑12份、赤泥10‑15份、铈盐0.5‑1.5份和海藻粉5‑10份；将Ti02粉体和蓖麻油硫酸钠加入超声发生器中，再加入乙醇进行超声波反应，得钛基悬浮液；将钛基悬浮液、蓖麻油硫酸钠、赤泥、铈盐和海藻粉加入球磨机，再加入适量水搅拌，得糊状物；将上述糊状物先经过微波干燥，干燥后研磨成粉末，再放入马沸炉在温度为600‑800℃下焙烧2‑4h，即得到光催化剂。本发明专利技术具有原料来源广泛、成本低廉、操作简单、生产效率高、能耗低、反应条件温和、环境友好、吸附性能好、催化活性高、催化效率高等优点，在可见光辐照下能高效催化降解废水有机污染物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光催化材料
，具体是一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法。
技术介绍
21世纪以来，随着工业化步伐的提升和自然资源的过度使用，伴随着各种环境污染、能源稀缺问题不断加剧。因此，治理各种污染，寻找新能源以缓解地球的压力迫在眉睫。光催化技术已经在废水处理、气体净化、杀菌、防污、自洁材料、染料敏化太阳能电池、化妆品、气体传感器等许多领域有着广泛的应用。光催化是基于半导体材料在光激发下能够产生具有强还原性的光生电子和具有强氧化性的空穴的基本特性，固体光催化剂能吸收太阳光将水和生物质分解成氢气，也能将空气和水体环境中的有机污染物和无机污染物氧化或还原降解为无害物质。因此，具有低能耗、绿色环保的特点。目前，国内外研究最多的半导体光催化材料主要是金属氧化物和硫化物，如Ti02，W03，ZnO，Fe203，CdS等。Ti02因其具有活性高、稳定性好、耐光腐蚀、无毒、成本低等优点，目前成为最受重视的一种光催化剂。但Ti02作为光催化剂也有自身的缺点，如Ti02的带隙较宽(Eg=3.2eV)，只能吸收紫外光，而紫外光只占太阳光能量的4％左右，因此，Ti02对太阳光的利用率很低。由于Ti02粉体材料其颗粒过于细微，在使用环境中易于失活和凝聚、不易沉降，导致其很难分离、回收和重复利用。为解决上述问题，增加其使用稳定性，将Ti02负载于一定载体上，如玻璃、硅胶、活性炭等，但这些载体存在机械强度较弱、化学稳定性和热稳定性差等局限。因此，如何提高光催化剂的光催化活性和稳定性是当今的研究热点。
技术实现思路
本专利技术针对现有光催化剂存在的问题，提供一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法。本方法制备的光催化剂具有比表面积大、催化活性高、对光源的利用率高、稳定性好、环保无毒、成本低、可多次重复使用等优点。为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法，包括以下步骤：（1）按照重量份数计比称取各原料：Ti02粉体100份、蓖麻油硫酸钠8-12份、赤泥10-15份、铈盐0.5-1.5份和海藻粉5-10份；（2）将Ti02粉体和蓖麻油硫酸钠加入超声发生器中，再加入乙醇，在频率为40-60KHz下超声30-60min，得钛基悬浮液；（3）将钛基悬浮液、赤泥、铈盐和海藻粉加入球磨机，再加入适量水搅拌，得糊状物；（4）将上述糊状物在80-100℃下微波干燥1-2h，干燥后研磨成粉末，再放入马沸炉在温度为600-800℃下焙烧2-4h，即得到光催化剂。优选的，以上所述Ti02粉体的制备方法如下：将1L乙醇加入1L的钛酸四丁酯溶液中搅拌60min，得A溶液；取0.3kg磷酸铵熔解在2L的蒸馏水中，再加入3L无水乙醇，再加入0.2L的浓硝酸搅拌30min，得B溶液；在搅拌下将B溶液加入A溶液中，得二氧化钛前驱体凝胶；将凝胶在100℃下干燥，研磨，得到前驱体粉体；再将前驱体粉体在600℃下焙烧5h，即可得Ti02粉体。优选的，以上所述铈盐包括硫酸铈、硝酸铈或硝酸铈铵中的一种。优选的，以上所述乙醇的加入量为Ti02粉体重量的2-3倍。优选的，以上步骤（3）所述搅拌是在转速为300-500r/min下搅拌30-60min。优选的，以上所述焙烧的升温速率为5-10℃/min。优选的，以上步骤（4）所述研磨是将物料研磨至粒径为0.5-2.0mm。与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果为：1、本专利技术方法制得的光催化剂具有较大的比表面积、良好的孔隙结构及较多的催化活性中心，提高了催化剂的吸附性能，使得光生电子和空穴能够有效的分离，进而提高催化剂的活性和效率，扩大了催化剂在可见光范围的吸收，大大提高催化剂对太阳光的利用率。2、本专利技术以蓖麻油硫酸钠作为分散剂，可以解决二氧化钛粉体在使用环境中易于失活和凝聚、不易沉降的问题。3、本专利技术以赤泥和海藻粉作为载体，不仅能使得催化剂性能更加稳定，更容易分离、回收及多次重复利用，还能提高催化剂的吸附性能和光催化性能。4、本专利技术制备的光催化剂比表面积为200-250m2/g,60分钟内对罗丹明B的降解率达到95%以上。5、本专利技术具有原料来源广泛、成本低廉、操作简单、生产效率高、能耗低、反应条件温和、环境友好、吸附性能好、催化活性高、催化效率高等优点，在可见光辐照下能高效催化降解废水有机污染物，具有很好的经济效益、社会效益和生态效益，更适用于工业生产。具体实施方式下面将结合具体实施例对本方案进一步说明，但不限于本专利技术的保护范围。以下实施例所述的Ti02粉体制备方法如下：将1L乙醇加入1L的钛酸四丁酯溶液中搅拌60min，得A溶液；取0.3kg磷酸铵熔解在2L的蒸馏水中，再加入3L无水乙醇，再加入0.2L的浓硝酸搅拌30min，得B溶液；在搅拌下将B溶液加入A溶液中，再继续搅拌30min，得二氧化钛前驱体凝胶；将凝胶在100℃下干燥，研磨，得到前驱体粉体；再将前驱体粉体在600℃下焙烧5h，即可得Ti02粉体。实施例1一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法，包括以下步骤：（1）按照比例称取各原料：Ti02粉体10kg、蓖麻油硫酸钠0.8kg、赤泥1.2kg、硝酸铈0.05kg和海藻粉0.8kg；（2）将Ti02粉体和蓖麻油硫酸钠加入超声发生器中，再加入20kg乙醇，在频率为40KHz下超声60min，得钛基悬浮液；（3）将钛基悬浮液、赤泥、硝酸铈和海藻粉加入球磨机，再加入30kg水,在转速为300r/min下搅拌60min，得糊状物；（4）将上述糊状物在80℃下微波干燥2h，干燥后研磨成粒径为0.5mm的粉末，再放入马沸炉在温度为700℃下焙烧3h，即得到光催化剂。实施例2一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法，包括以下步骤：（1）按照比例称取各原料：Ti02粉体10kg、蓖麻油硫酸钠1.0kg、赤泥1.0kg、硫酸铈0.1kg和海藻粉0.5kg；（2）将Ti02粉体和蓖麻油硫酸钠加入超声发生器中，再加入25kg乙醇，在频率为50KHz下超声45min，得钛基悬浮液；（3）将钛基悬浮液、赤泥、硫酸铈和海藻粉加入球磨机，再加入25kg水,在转速为500r/min下搅拌30min，得糊状物；（4）将上述糊状物在100℃下微波干燥1h，干燥后研磨成粒径为1.0mm的粉末，再放入马沸炉在温度为600℃下焙烧4h，即得到光催化剂。实施例3一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法，包括以下步骤：（1）按照比例称取各原料：Ti02粉体10kg、蓖麻油硫酸钠1.2kg、赤泥1.5kg、硫酸铈0.15kg和海藻粉1.0kg；（2）将Ti02粉体和蓖麻油硫酸钠加入超声发生器中，再加入30kg乙醇，在频率为60KHz下超声30min，得钛基悬浮液；（3）将钛基悬浮液、赤泥、硫酸铈和海藻粉加入球磨机，再加入30kg水,在转速为400r/min下搅拌45min，得糊状物；（4）将上述糊状物在90℃下微波干燥1.5h，干燥后研磨成粒径为1.5mm的粉末，再放入马沸炉在温度为800℃下焙烧3h，即得到光催化剂。实施例4一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法，包括以下步骤：（1）按照比例称取各原料：Ti02粉体10kg、蓖麻油硫酸钠1.2kg、赤泥1.2kg、硫酸铈0.15kg和海藻粉1.0kg；（2）将Ti02粉体和蓖麻油硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）按照重量份数计比称取各原料：Ti02粉体100份、蓖麻油硫酸钠8‑12份、赤泥10‑15份、铈盐0.5‑1.5份和海藻粉5‑10份；（2）将Ti02粉体和蓖麻油硫酸钠加入超声发生器中，再加入乙醇，在频率为40‑60KHz下超声30‑60min，得钛基悬浮液；（3）将钛基悬浮液、赤泥、铈盐和海藻粉加入球磨机，再加入适量水搅拌，得糊状物；（4）将上述糊状物在80‑100℃下微波干燥1‑2h，干燥后研磨成粉末，再放入马沸炉在温度为600‑800℃下焙烧2‑4h，即得到光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种制备新型二氧化钛光催化剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）按照重量份数计比称取各原料：Ti02粉体100份、蓖麻油硫酸钠8-12份、赤泥10-15份、铈盐0.5-1.5份和海藻粉5-10份；（2）将Ti02粉体和蓖麻油硫酸钠加入超声发生器中，再加入乙醇，在频率为40-60KHz下超声30-60min，得钛基悬浮液；（3）将钛基悬浮液、赤泥、铈盐和海藻粉加入球磨机，再加入适量水搅拌，得糊状物；（4）将上述糊状物在80-100℃下微波干燥1-2h，干燥后研磨成粉末，再放入马沸炉在温度为600-800℃下焙烧2-4h，即得到光催化剂。2.根据权利要求1所述制备新型二氧化钛光催化剂的方法，其特征在于：所述Ti02粉体的制备方法如下：将1L乙醇加入1L的钛酸四丁酯溶液中搅拌60min，得A溶液；取0.3kg磷酸铵熔解在2L的蒸馏水中，再加入3L无水乙醇，再加入0.2L的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨贺，
申请(专利权)人：广西南宁胜祺安科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45